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青年教师蒋更平在Nature子刊《Nature Nanotechnology》上发表研究成果

2019-06-13 来源:本站

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青年教师蒋更平在Nature子刊《Nature Nanotechnology》上发表研究成果

武科大网讯近日,理学院应用物理系青年教师蒋更平博士以研究核心骨干、第二作者的身份,在Nature子刊《NatureNanotechnology》上发表论文“Low-voltageelectrostaticmodulationofiondiffusionthroughlayeredgraphene-basednanoporousmembranes”(NatureNanotechnology,2018,1748-3395)。

该研究成果系蒋更平博士同澳大利亚墨尔本大学李丹教授团队合作,共同研究的石墨烯纳米孔道内部离子传输问题的相关成果体现。 由单层石墨烯或其他二维材料堆叠而获得的块体薄膜因其比表面积大,孔道结构、化学性质易于调控,而被广泛的应用于各种电化学领域,如超级电容器、锂电池电极材料、海水淡化等。

而离子在石墨烯纳米孔道内部的运动过程是这一系列应用的关键性因素。 通过对这一运动过程进行深入研究,不仅能提高石墨烯或二维材料薄膜的性能,更能从机理上提出新的调控、分离、检测手段。

这次发表在《NatureNanotechnology》的论文延续了蒋更平博士与李丹教授团队成员成驰博士之前的研究成果,将研究领域扩展到了在浓度梯度驱动下的离子传输过程。

该论文报道了一种新型的离子扩散流量随石墨烯薄膜的电极电位的升高而增大的现象。

这一现象与经典的泊松-玻尔兹曼(Poisson-Boltzmann)理论和传统的实验结果相背离。

因此,为解释实验中的发现,蒋更平博士使用麻省理工学院Bazant教授于2011年提出的离子关联模型(PRL,2011,106,046102),其仿真结果证实了由于在纳米孔道约束下电解质溶液存在着与块体溶液所不同的相互作用力,如离子关联作用。

在这一作用力的驱动下导致了与经典理论所截然相反的实验结果——离子流量随电压的增大而上升以及跨膜电压随电压的升高而降低。

这一研究结果不仅开拓了对石墨烯或二维薄膜材料在离子分离、调控领域应用的全新手段,也揭示了经典的电解质溶液理论对描述溶液在纳米孔道约束下性质的局限性,需要对其进行进一步的研究改进。 该研究中澳大利亚墨尔本大学以及莫纳什(Monash)大学为主要完成单位,其中第一作者为成驰博士,第二作者为蒋更平博士,通讯作者为墨尔本大学李丹和刘哲教授。 蒋更平博士现为我校理学院应用物理系讲师、国际钢铁研究院吴开明教授团队骨干成员,2016年9月入职。

其本科为中南大学和莫纳什大学双学位,博士毕业于莫纳什大学李丹教授团队,长期从事于纳米孔道内部离子传输的理论研究。

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